Aller sur Mars pourrait compromettre la recherche de vie extraterrestre

Il y a vingt ans, l'Amérique célébrait son indépendance en faisant débarquer plusieurs milliers d'envahisseurs sur la surface de Mars. 

Le 4 juillet 1994, la sonde spatiale Pathfinder a atterri dans une plaine du nord de Mars appelée Chryse Planitia, transportant un rover du nom de Sojourner ainsi qu'un grand nombre de passagers clandestins, sous la forme de microbes terrestres.

Est-ce que l'un de ces microbes a survécu et s'est reproduit, s'établissant comme un premier colon de la Terre dans un monde lointain ? Peu probable, nous affirme la NASA à ce moment-là, notant que les scientifiques pensent "qu'il serait compliqué de cultiver ou de maintenir quoi que ce soit en vie sur Mars."

Cela reste vrai jusqu'à ce jour. Depuis les années qui ont suivi l'expédition de Pathfinder, les scientifiques ont catalogué plus d'une douzaine de facteurs —de la radiation jusqu'aux toxines terrestres— qui font de la Planète rouge un piège mortel pour la plupart des organismes terrestres.

Pourtant, comme Jurassic Park l'a si bien montré, la vie trouve toujours un chemin. Les biologistes ont découvert toute sortes d'organismes sur Terre ayant la capacité de se développer dans des environnements extrêmes, comme dans la toundra gelée de l'Arctique et dans les déserts desséchés. De plus, d'autres sondes ont trouvé sur la Planète rouge des zones, désignées par la NASA comme régions spéciales, où les conditions environnementales peuvent supporter la croissance de micro-organismes résistants.

Et le 27 septembre, Elon Musk, le PDG de SpaceX, a dévoilé ses projets pour envoyer des humains sur Mars lors de la conférence mondiale de l'espace qui s'est tenue à Mexico. L'excitation suscitée par cette annonce imminente éclipse un dilemme inquiétant : en effet, les régions spéciales où la vie terrestre pourrait s'établir sont également les zones où l'on trouverait probablement une vie martienne autochtone. Cela signifie —à moins d'être très, très prudent— que l'on pourrait ruiner nos chances de découvrir des organismes extraterrestres, rien qu'en partant à leur recherche. (Lire "le projet de SpaceX d'envoyer un vaisseau spatial sur Mars en 2018.")

"C'est comme chercher des étoiles lorsqu'il fait soleil," explique Catharine Conley, agent de la protection planétaire pour la NASA. "Si vous voulez trouvez une vie martienne, vous devez vous débarrasser des signaux terrestres afin de pouvoir l'observer."

Ces dix dernières années à la NASA, Conley a eu la tâche difficile—et parfois méprisée— de garder préserver Mars. Elle est à la tête du Bureau de Protection Planétaire (Office of Planetary Protection), qui a pour mission d'empêcher les organismes étrangers de se disperser dans l'écosystème terrestre, ainsi que d'empêcher les humains de contaminer par inadvertance d'autres planètes avec de la vie terrestre.

A l'évidence, les scientifiques s'inquiètent de la protection des planètes depuis le tout début de l'ère spatiale. Avec le lancement du Spoutnik en 1957, il semblait que ce soit seulement une question de temps avant que les États-Unis et l'Union Soviétique ne commencent à envoyer des vaisseaux spatiaux sur la lune, Vénus et Mars. Certains chercheurs ont immédiatement vu cela comme une occasion sans précédent de découvrir et d'étudier des organismes ayant évolué dans des circonstances complètement différentes et pouvant révéler des modèles de vie alternatifs que nous ne pourrions jamais trouver sur Terre. Mais ces mêmes scientifiques s'inquiétaient aussi que la contamination biologique puisse ruiner cette expérimentation.

Les défenseurs de la protection planétaire peuvent citer de nombreuses preuves historiques pour justifier leurs craintes. Au XIVe siècle, des navires d'Asie transportant des rats infestés par les puces ont amené la Peste Noire en Europe. Des années plus tard, les explorateurs européens ont introduit plus de deux douzaines de maladies aux Amériques qui ont dévasté les populations indigènes. Au cours des dernières décennies, des espèces invasives ont démontré que même un seul type de plante ou d'animal pouvait causer des ravages sur un écosystème entier.

Certains membres de la communauté scientifique s'interrogent sur le fait de pouvoir se fier à leurs homologues soviétiques, en particulier, pour prendre les précautions adéquates.

"Les Etats-Unis et l'Union soviétique sont engagés dans un programme d'exploration spatiale que, nous, biologistes, le voulions ou non," a écrit Wolf Vishniac dans un éditorial de Science publié en 1964. «Si nous souhaitons obtenir des informations biologiquement significatives à partir des expéditions sur d'autres planètes, nous devons alors nous organiser dès à présent, tant qu'il est encore possible d'inclure les garanties biologiques nécessaires."

Heureusement, les mesures de protection planétaire sont intégrées dans le droit international. Le Traité sur l'espace extra-atmosphérique de 1967, qui a été signé et approuvé par toutes les Nations de l'espace, astreint les pays à empêcher la contamination nuisible de la Lune et d'autres corps célestes.

COMMENT STÉRILISER UN VAISSEAU SPATIAL ?

Sur la base de ce traité, le Comité international de la recherche spatiale a élaboré des lignes directrices pour la stérilisation des engins spatiaux, selon le type de mission.

Par exemple, une mission de catégorie I, à savoir envoyer un vaisseau spatial à un endroit comme le soleil, ne nécessite aucune mesure de protection planétaire. Cependant, si un vaisseau spatial est en orbite autour d'une planète en mesure de maintenir la vie — comme Mars ou  Europa, la lune glacée de Jupiter— alors cela est considéré comme une mission de catégorie III qui nécessite une stérilisation, au cas où la sonde s'écraserait accidentellement sur une surface vierge.

Bien qu'il n'y ait aucun moyen de construire et de lancer un vaisseau spatial totalement aseptisé, la NASA a développé une approche multiforme pour tirer le meilleur parti de sa lutte anti-germes.

Pour commencer, tous les composants du vaisseau spatial sont limités à 500 000 spores bactériennes maximum, soit environ un dixième de ce que contiendrait une cuillère à café d'eau de mer. Et l'équipement, comme un rover, est à la fois homologué pour un atterrissage en toute sécurité sur Mars et limité à pas plus de 300 000 spores sur ses surfaces exposées.

Pour le rover Curiosity qui a atterri sur Mars en août 2014, les composants ont été assemblés dans une salle aseptisée et régulièrement nettoyée à l'alcool. Les pièces qui pouvaient supporter des chaleurs extrêmes ont été stérilisées à des températures allant de 110 à 145 degrés Celsius pendant près de 144 heures. La NASA a également veillé à ce que le bouclier thermique de Curiosity soit assez chaud au moment de sa descente à travers l'atmosphère martienne afin de tuer la plupart des spores qu'il portait.

Ces mesures et d'autres ont permis de limiter le nombre de spores de Curiosity à seulement 56 400 sur les surfaces du matériel du rover. (Voir les images incroyables des quatre ans de Curiosity sur Mars).

La NASA a pris la précaution supplémentaire d'exclure des régions spéciales de la liste des sites d'atterrissage potentiels, y compris des zones de Mars qui ont de la glace près de la surface. Si Curiosity s'était écrasé près de l'eau gelée, le résultat aurait pu être catastrophique : la chaleur de sa batterie nucléaire aurait fait fondre la glace, produisant un environnement chaud et humide où les microbes terrestres auraient potentiellement pu se développer.

Pour envoyer un rover afin d'explorer une région spéciale, la NASA devrait définir l'expédition comme étant une mission de Catégorie IVc. Cela nécessiterait des procédures de stérilisation extrêmement draconiennes et celles-ci n'ont été utilisées qu'une seule fois par l'agence spatiale. Avant le lancement, les vaisseaux spatiaux Viking ont été placés dans ce que Conley décrit comme "une cocotte géante," puis ont été chauffés pendant plusieurs jours à environ 110 degrés Celsius. Alors que de nos jours les vaisseaux spatiaux sont plus complexes qu'ils ne l'étaient au cours de l'ère disco, Conley rappelle que la conception de rovers et de landers pouvant tolérer des températures élevées est parfaitement réalisable.

« Pour les missions de Mars, le plus grand défi reste celui des planificateurs de mission et des concepteurs qui choisissent de ne pas inclure directement les exigences de tolérance à la chaleur, car cela coûte beaucoup plus cher d'intégrer ces fonctions ultérieurement » dit-elle. Des études menées il y a une décennie ont suggéré que des changements tardifs de modélisation pour une tolérance à la chaleur pourrait grossir de 100 millions de dollars la facture initiale d'une mission. Cependant, Conley affirme que le coût par mission devient moins cher puisque l'agence spatiale devient plus habile à la conception de matériel résistant à la chaleur.

RESTER EN VIE

En supposant que certains microbes ont survécu à cette agression et ont fait de Mars une région spéciale, quels types de germes laisserions-nous sur la planète rouge ?

Mars, telle que nous la connaissons, est un lieu hostile à la vie: les scientifiques y ont identifié 17 facteurs «biocides» qui pourraient tuer la plupart des microbes connus, ou du moins les rendre dormants. Par exemple, en considérant la finesse de l'atmosphère et l'absence d'un champ magnétique total, la lumière du soleil est l'une des forces les plus mortelles sur la planète. Le soleil, qui malmène le rayonnement ultraviolet, détruirait la plupart des microbes sur la surface d'un lander ou d'un rover en quelques heures. Même ceux situés sur la partie ventrale du rover, bien que protégés de la lumière directe du soleil, disparaîtraient peu à peu au cours des 50 à 100 jours suivants, exposés aux rayons UV se reflétant sur la surface de la planète. Mais tous les microbes ne seraient pas condamnés.
En effet, dans de bonnes conditions, un petit nombre d'entre eux pourraient survivre à la destruction solaire, explique Andrew Schuerger, un astrobiologiste de l'Université de Floride dont le laboratoire est situé à côté du Centre Spatial Kennedy (Kennedy Space Center).

«Si une partie de cette communauté [bactérienne] est couverte par de la peinture ou par des résidus de détergent laissés au moment du nettoyage du vaisseau spatial lors de l'assemblage, alors elle commence à se défendre,» dit-il. Un vaisseau pourrait alors répandre des spores viables dans des endroits où elles pourraient s'implanter, comme si elle étaient enterrées sous une couche protectrice de terre. «Vous n'avez besoin que d'un demi-millimètre de poussière très fine de grain, même moins,  pour atténuer complètement le rayonnement UV qui apparaît à la surface,» ajoute Schuerger.

En 2013, ses collègues et lui ont testé 26 variétés de bactéries habituellement trouvées sur des vaisseaux spatiaux, en les incubant dans une chambre qui simule des facteurs biocides omniprésents à travers la planète rouge, c'est-à-dire des températures froides et une atmosphère à basse pression principalement composée de dioxyde de carbone.

Des 26 espèces testées, une a pu se multiplier et se développer: il s'agit de la Serratia liquefaciens, une bactérie communément trouvée sur la peau humaine, les plantes, mais aussi dans le fromage.

Schuerger estime que lorsque la Serratia liquefaciens est exposée à une basse pression, des gènes spécifiques activent un mécanisme biologique inconnu qui permet à l'organisme de continuer à croître. Son laboratoire a séquencé et publié le génome bactérien, encourageant la communauté de recherche à se prononcer sur ce mystère.

UN COUPE-SOIF

L'équipe de Schuerger élargit également ses tests pour voir comment les organismes répondent à des facteurs biocides supplémentaires. En ce moment, ils travaillent avec des sols martiens simulés, dont certains sont riches en minéraux salés. Ces sels sont à la fois intéressants et préoccupants, car ils pourraient permettre à l'eau d'exister comme un liquide sur la surface glacée martienne.

En 2009, les scientifiques de la NASA ont été surpris de trouver des gouttelettes d'eau sur le pied du lander Phoenix qui a atterri près de la calotte polaire au nord de la planète. Plus tard, les chercheurs ont réalisé que le perchlorate de calcium—un type de sel répandu sur la planète rouge—fait fondre la glace qu'il touche.

Et comme l'eau salée a une température de congélation inférieure à celle de l'eau ordinaire, elle pourrait rester sous sa forme liquide pendant les saisons chaudes de Mars, lorsque les températures dépassent les 10 degrés Fahrenheit. En septembre dernier, des images obtenues lors de la mission Mars Reconnaissance Orbiter de la NASA ont suggéré que des traces sombres appelées inclinaisons cycliques (Recurring slope lineae, RSL) étaient formées par de l'eau salée liquide coulant régulièrement sur les parois escarpées des cratères de certaines zones de la planète rouge.

Au début du mois de septembre, des scientifiques de la NASA ont annoncé qu'ils devraient peut-être modifier le trajectoire du rover Curiosity en raison des craintes liées à la contamination d'une de ces inclinaisons cycliques (RSL)qu'il pourrait causer, alors qu'il débutera l'ascension de la montagne Aeolis Mons le mois prochain.

Sur le plan de la protection planétaire, Conley est également préoccupée par les organismes terrestres qui peuvent absorber l'eau de l'air. Elle se souvient du travail de terrain qu'elle a accompli dans le désert d'Atacama au Chili, qui est l'un des endroits les plus secs sur Terre, avec moins de 0,10 cm de pluie par an.

Même dans un endroit aussi sec, elle a pu trouver de la vie, à savoir des bactéries photosynthétiques qui s'étaient installées dans de minuscules compartiments à l'intérieur de cristaux de sel de halite. Il y a une petite quantité d'eau retenue à l'intérieur de la halite et, la nuit, elle refroidit et se condense à la fois sur les parois des compartimentset sur la surface des organismes se trouvant à proximité. De plus, Conley signale que l'eau contaminée par des microbes provenant de la Terre pourrait poser de sérieux problèmes si les astronautes devaient installerune base sur Mars. La plupart des projets actuels prévoient des expéditions s'appuyant sur des ressources autochtones pour alimenter les astronautes et réduire les approvisionnements qu'ils auraient besoin de transporter depuis la Terre.

Que faire si, par exemple, une mission préparatoire transportait certains types de bactéries connues pour créer de la calcite lorsqu'elles sont exposées à l'eau ? D'après Conley, si ces bactéries pouvaient survivre sur Mars, de futurs explorateurs, à la recherche d'eau plutôt liquide, pourraient trouver que les aquifères souterrains ont été transformés en ciment.

SURPROTÉGÉS ?

Si nous réussissons à garder Mars vierge pour les futurs explorateurs humains, il n'y a pas grand chose que nous puissions faire pour prévenir la contamination causée par les humains eux-mêmes. « Il y a des fuites, des erreurs de commises, de la casse » indique Conley.

La Société Planétaire (The Planetary Society), dirigée par Bill Nye, estime qu'il serait prématuré de faire débarquer des humains sur Mars avant qu'une recherche approfondie de la vie martienne ne soit amorcée. C'est pourquoi l'organisation soutient une approche « orbit-first ». « Si nous gardons nos corps souillés d’immondices dans l'espace et télé-opérons des robots stériles à la surface, nous éviterons une contamination irréversible de Mars — ainsi que l'impossibilité de savoir si nous sommes seuls dans le système solaire — pendant encore un certain temps », écrit Emily Lakdawalla, blogueuse pour la Société Planétaire. D'autres critiques pensent que la protection planétaire est un effort inutile et coûteux qui ralentit les tentatives d'explorer la Planète rouge. Mars, disent-ils, a déjà été contaminée. Dans la revue Nature Geoscience, un astronome de l'Université de Cornell ainsi qu'un environnementaliste de l'Université d'Etat de Washington ont exprimé leur point de vue quant au fait qu'il est probable que des millions d'années voire même des milliards d'années auparavant,  les météorites éliminées de la surface de la Terre aient transféré de la vie terrestre à Mars. Si ces microbes ne pouvaient pas survivre à un environnement étranger, les scientifiques pensent que les organismes colonisant la planète, à ce jour, ne représentent pas un grand danger. Et s'ils survivent, nous pouvons donc en conclure que la vie terrestre est déjà présente sur Mars.

"Par conséquent, il est trop tard pour protéger Mars de toute vie terrestre et nous pouvons modérer les politiques de protection planétaire en toute sécurité", écrivent les scientifiques.

Pour Conley, néanmoins, la possibilité d'un échange de météores renforce seulement l'argument de garder Mars propre. « Il devient plus difficile et plus important de prévenir toute contamination si la vie de Mars est liée à la vie terrestre », dit Conley. "Si nous sommes totalement différents, alors il est facile de faire la différence. Si nous sommes liés les uns aux autres et voulons étudier la vie de Mars, alors nous avons vraiment besoin de nous assurer que nous n'apportons pas de vie terrestre avec nous".